ES3040556T3 - Battery dod diagnosing apparatus and method - Google Patents

Battery dod diagnosing apparatus and method

Info

Publication number
ES3040556T3
ES3040556T3 ES20878781T ES20878781T ES3040556T3 ES 3040556 T3 ES3040556 T3 ES 3040556T3 ES 20878781 T ES20878781 T ES 20878781T ES 20878781 T ES20878781 T ES 20878781T ES 3040556 T3 ES3040556 T3 ES 3040556T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
dod
voltage
cycle
battery
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES20878781T
Other languages
English (en)
Inventor
Ji-Yeon Kim
Dae-Soo Kim
Yoon-Jung Bae
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES3040556T3 publication Critical patent/ES3040556T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
    • G01R31/388—Determining ampere-hour charge capacity or SoC involving voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

Un dispositivo para diagnosticar el grado de deterioro de una batería, según una realización, comprende: una unidad de medición configurada para medir los voltajes de cada una de varias celdas de la batería y generar información de voltaje para los voltajes medidos en cada uno de los ciclos de descarga y carga; y una unidad de control configurada para recibir la información de voltaje, calcular la desviación de voltaje para cada ciclo de cada celda de la batería con base en un voltaje de referencia medido en un ciclo inicial de cada una de las celdas, y diagnosticar el grado relativo de deterioro de las celdas de la batería con base en un valor de suma de voltaje según las desviaciones de voltaje calculadas para cada una de las celdas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y método para diagnosticar DOD en baterías
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un aparato y método para diagnosticar DOD (profundidad de descarga) en baterías, y más particularmente, a un aparato y método para diagnosticar DOD en baterías capaz de diagnosticar con precisión y rapidez una DOD de una pluralidad de celdas de batería.
Antecedentes de la invención
Recientemente, la demanda de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores ultraportátiles, videocámaras y teléfonos portátiles ha aumentado abruptamente y los vehículos eléctricos, las baterías de almacenamiento de energía, los robots, los satélites y similares han estado en pleno desarrollo. Por consiguiente, se están estudiando activamente las baterías de alto rendimiento que permiten constantes cargas y descargas.
Las baterías disponibles en el mercado en la actualidad incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio y similares. Entre ellas, las baterías de litio están en el centro de atención, ya que casi no tienen efecto de memoria en comparación con las baterías a base de níquel y también tienen una tasa de autocarga muy baja y una alta densidad de energía.
Al mismo tiempo, ya que la capacidad de la batería disminuye gradualmente a medida que la batería se carga y descarga constantemente, existe el riesgo de que se produzca un accidente inesperado debido a la disminución de la capacidad de la batería. Por lo tanto, se están realizando diversos estudios para estimar la vida útil o DOD de la batería.
Convencionalmente, se ha divulgado un método o aparato para estimar la vida útil restante de una batería mediante la estimación del estado de carga (SOH) de la batería (Literatura de Patentes 1).
Sin embargo, en la Literatura de patentes 1, ya que el SOH de la batería se estima midiendo la cantidad de aumento de tensión cuando se carga la batería y la vida útil restante de la batería se calcula a partir del SOH estimado utilizando una técnica estadística (por ejemplo, un filtro de partículas), hay un problema con el hecho de que se tarda un tiempo considerable en diagnosticar la vida útil restante o DOD.
[Bibliografía de patentes 1] Documento KR 10-1882287 B1
La técnica anterior adicional se describe en los documentos US 2014/278169 A1, JP 2017-016991 A, US 2019/195942 A1 y US 2015/168498 A1.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente divulgación está orientada a proporcionar un aparato y un método para diagnosticar DOD en baterías, que pueda diagnosticar de forma rápida y precisa una DOD de una celda de batería en función de una tensión medida de la celda de batería.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada, y serán más plenamente demostrados a partir de las realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. También, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden materializarse mediante los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de los mismos.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un aparato para diagnosticar la DOD (profundidad de descarga) en baterías, que comprende: una unidad de medición configurada para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos en los que se realizan cargas y descargas, y emitir una pluralidad de información de tensiones para la pluralidad de tensiones medidas; y una unidad de control configurada para recibir la pluralidad de informaciones de tensión, calcular una desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería en función de una tensión de referencia medida en un ciclo inicial de cada una de la pluralidad de celdas de batería, y diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería en función de un valor de suma de tensiones según la pluralidad de desviaciones de tensiones calculadas para cada una de la pluralidad de celdas de batería.
La unidad de medición puede estar configurada para medir una tensión en un punto de medición cuando transcurre un tiempo predeterminado después de que la descarga de la pluralidad de celdas de batería haya finalizado.
La unidad de control puede estar configurada para establecer una tensión medida en el ciclo inicial de cada celda de batería como la tensión de referencia y calcular la desviación de tensiones calculando una diferencia entre una tensión de celda de cada celda de batería medida en cada ciclo y la tensión de referencia.
La unidad de control puede estar configurada para diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería comparando el valor de la suma de tensiones calculado para cada una de la pluralidad de celdas de batería entre sí. La unidad de control puede estar configurada para diagnosticar que una DOD de la batería es mayor a medida que el valor de la suma de tensiones es mayor.
La unidad de control puede estar configurada para dividir la pluralidad de ciclos en una pluralidad de secciones unitarias, calcular un valor de suma unitaria para cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas en función de al menos una desviación de tensiones calculada correspondiente a un ciclo perteneciente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, y diagnosticar una DOD relativa en cada una de la pluralidad de secciones unitarias para la pluralidad de celdas de batería en función de un resultado de comparación de valores de suma unitaria calculados correspondientes a la misma sección unitaria.
La unidad de control puede estar configurada para seleccionar una celda objetivo entre la pluralidad de celdas de batería, calcular un valor de suma unitaria correspondiente a la celda objetivo en cada una de la pluralidad de secciones unitarias, y diagnosticar si la degradación de la celda objetivo está acelerada comparando entre sí la pluralidad de valores de suma unitaria calculados correspondientes a la celda objetivo.
La unidad de control puede estar configurada para diagnosticar que la degradación de la celda objetivo está acelerada, cuando el valor de la suma unitaria aumenta a medida que avanza el ciclo.
Un paquete de baterías según otro aspecto de la presente divulgación puede comprender el aparato para diagnosticar DOD en baterías según un aspecto de la presente divulgación.
Un método para diagnosticar la DOD en baterías según otro aspecto más de la presente divulgación puede comprender una etapa de medición de tensiones que consiste en medir una tensión en cada una de la pluralidad de celdas de batería en cada uno de la pluralidad de ciclos en los que se realizan cargas y descargas; una etapa de cálculo de la desviación de tensiones que consiste en calcular una desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería en función de una tensión de referencia medida en un ciclo inicial de cada una de la pluralidad de celdas de batería; una etapa de cálculo del valor de la suma de tensiones que consiste en calcular un valor de la suma de tensiones en función de la pluralidad de desviaciones de tensiones calculadas para cada una de la pluralidad de celdas de batería; y una etapa de diagnóstico de DOD que consiste en diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería en función del valor de la suma de tensiones calculado en la etapa de cálculo del valor de la suma de tensiones.
Efectos ventajosos
Según un aspecto de la presente divulgación, ya que la DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería se puede diagnosticar en función del valor de tensiones medido, la DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería se puede diagnosticar con precisión y rapidez.
Además, según un aspecto de la presente divulgación, incluso si no se estima el SOH de la batería, existe la ventaja de que el rendimiento de una pluralidad de celdas de batería se puede diagnosticar comparativamente en poco tiempo. Además, según un aspecto de la presente divulgación, ya que se proporciona la información necesaria para estimar la causa de la degradación de la celda de batería, existe la ventaja de ayudar a un usuario a la hora de determinar el momento de sustitución de la celda de batería o el estado de carga y descarga de la celda de batería.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la materia entenderán claramente a partir de la descripción de las reivindicaciones otros efectos no mencionados.Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar un mejor entendimiento de las características técnicas de la presente divulgación y, por lo tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La Figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación.
La Figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación.
La Figura 3 es un diagrama que muestra una configuración de ejemplo del paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación.
La Figura 4 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones calculada para una primera celda de batería por medio del aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 5 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones calculada para una segunda celda de batería por medio del aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 6 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones calculada para una tercera celda de batería por medio del aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 7 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones calculada para una cuarta celda de batería por medio del aparato para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 8 es un diagrama que muestra una retención de ciclo para una pluralidad de celdas de batería.
La Figura 9 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método para diagnosticar DOD en baterías según otra realización de la presente divulgación.
Realización preferente de la invención
Debería entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deberían interpretarse como limitados a los significados generales y del diccionario, sino interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente divulgación en función del principio de que se permite al inventor definir términos de forma apropiada para la mejor explicación.
Por lo tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferible a efectos meramente ilustrativos, que no pretende limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras equivalencias y modificaciones a la misma sin alejarse del alcance de la divulgación.
Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considere que una descripción detallada de elementos o funciones conocidos relevantes hace que la materia objeto clave de la presente divulgación resulte ambigua, la descripción detallada se omite en el presente documento.
Los términos que incluyen números ordinales tales como "primero", "segundo" y similares, pueden usarse para distinguir un elemento de otro de entre diversos elementos, pero sin intención de limitar los elementos mediante estos términos.
A lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una porción como "que comprende" o "que incluye" cualquier elemento, significa que la porción además puede incluir otros elementos adicionalmente, sin excluir otros elementos, a menos que se indique específicamente lo contrario.
Asimismo, la expresión "unidad de control" descrita en la memoria descriptiva se refiere a una unidad que procesa al menos una función u operación, y puede implementarse mediante hardware,software,o una combinación dehardwareysoftware.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una porción como "conectada" a otra porción, no se limita al caso de que estén "conectadas directamente", sino que incluye también el caso donde están "conectadas indirectamente" con otro elemento interpuesto entre las mismas.
En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán con detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un paquete 1 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar DOD según una realización de la presente divulgación. La Figura 3 es un diagrama que muestra una configuración de ejemplo del paquete 1 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, el paquete 1 de baterías puede incluir un módulo 10 de batería y un aparato 100 para diagnosticar DOD de batería.
En el presente caso, al menos una celda de batería puede estar conectada en serie y/o en paralelo en el módulo 10 de batería. Además, la celda unitaria se refiere a una celda independiente que tiene un terminal de electrodo negativo y un terminal de electrodo positivo y es físicamente separable. Por ejemplo, una celda de polímero de litio de tipo bolsa puede ser considerada como la celda de batería. En lo sucesivo en el presente documento, como se muestra en las figuras 2 y 3, se describirá que el módulo 10 de batería incluye una primera celda B1 de batería, una segunda celda B2 de batería, una tercera celda B3 de batería, y una cuarta celda B4 de batería. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el módulo 10 de batería puede contener al menos una celda de batería, y que no hay límite en el número de celdas de batería proporcionadas.
Haciendo referencia a la figura 1, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías puede incluir una unidad de medición 110 y una unidad de control 120.
La unidad de medición 110 puede estar configurada para medir una tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos en los que se realizan descargas y cargas.
Específicamente, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de al menos una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Por ejemplo, en la realización de la figura 3, la unidad de medición 110 puede estar conectada al módulo 10 de batería a través de una primera línea de detección SL1, una segunda línea de detección SL2, una tercera línea de detección SL3, una cuarta línea de detección SL4 y una quinta línea de detección SL5. Además, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de la primera celda B1 de batería a través de la primera línea de detección SL1 y la segunda línea de detección SL2. Además, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de la segunda celda B2 de batería a través de la segunda línea de detección SL2 y la tercera línea de detección SL3. Además, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de la tercera celda B3 de batería a través de la tercera línea de detección SL3 y la cuarta línea de detección SL4. Además, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de la cuarta celda B4 de batería a través de la cuarta línea de detección SL4 y la quinta línea de detección SL5.
Además, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en cada ciclo.
Por ejemplo, se supone que las cargas y descargas de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería se realizan durante un total de 200 ciclos. La unidad de medición 110 puede medir la tensión de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en cada uno de un primer ciclo a un ciclo 200.
Además, la unidad de medición 110 puede estar configurada para emitir una pluralidad de informaciones de tensión para una pluralidad de tensiones medidas.
La unidad de medición 110 puede convertir la tensión de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería medida utilizando una pluralidad de líneas de detección SL1 a SL5 en una señal digital. Además, la unidad de medición 110 puede emitir la información de tensión medida mediante la emisión de la señal digital convertida.
La unidad de control 120 puede estar configurada para recibir la pluralidad de informaciones de tensión.
Es decir, la unidad de control 120 puede obtener informaciones de tensión de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería medidas por la unidad de medición 110 mediante la lectura de la señal digital recibida de la unidad de medición 110.
Haciendo referencia a la figura 3, la unidad de medición 110 y la unidad de control 120 pueden estar conectadas entre sí a través de una línea cableada. Es decir, la unidad de medición 110 y la unidad de control 120 pueden estar configuradas para transmitir y recibir señales entre sí a través de una línea cableada.
Por ejemplo, se supone que la unidad de medición 110 transmite informaciones de tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería medidas en cada uno de los ciclos primero al ciclo 200 a la unidad de control 120. En este caso, la unidad de control 120 puede obtener toda la información de tensión en el primer ciclo hasta la información de tensión en el ciclo 200 para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
La unidad de control 120 puede estar configurada para calcular una desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería en función de una tensión de referencia medida en un ciclo inicial de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Específicamente, la unidad de control 120 puede calcular la desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería utilizando la siguiente ecuación.
[Ecuación 1]
AV = Vn - Vref
En el presente caso, AV es una desviación de tensiones calculada [mV], Vn es una tensión [mV] medida en el enésimo ciclo, Vref es una tensión de referencia [mV] medida en un ciclo de referencia, y ene(n) es un número entero positivo. Por ejemplo, si el ciclo de referencia es el primer ciclo, Vref puede ser una tensión medida en el primer ciclo. Es decir, la unidad de control 120 puede calcular una desviación de tensiones (AV) entre la tensión de referencia (Vref) medida en el primer ciclo y la tensión (Vn) medida en el enésimo ciclo, en función de la tensión medida en el primer ciclo. En este caso, la unidad de control 120 puede diagnosticar una DOD (profundidad de descarga) de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en el primer ciclo al enésimo ciclo.
A modo de otro ejemplo, si el ciclo de referencia es el ciclo 101, Vref puede ser una tensión medida en el ciclo 101. Es decir, la unidad de control 120 puede calcular una desviación de tensiones (AV) entre la tensión de referencia (Vref) medida en el ciclo 101 y la tensión (Vn) medida en el enésimo ciclo, en función de la tensión medida en el ciclo 101. En este caso, la unidad de control 120 puede diagnosticar la DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en el ciclo 101 al enésimo ciclo.
En lo sucesivo en el presente documento, en la realización de la figura 3, un ejemplo de la desviación de tensiones calculada por la unidad de control 120 para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería se describirá con referencia a las figuras 4 a 7.
La Figura 4 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones [mV] calculada para una primera celda B1 de batería por medio del aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 5 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones [mV] calculada para una segunda celda B2 de batería por medio del aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 6 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones [mV] calculada para una tercera celda B3 de batería por medio del aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. La Figura 7 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones [mV] calculada para una cuarta celda B4 de batería por medio del aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación. Específicamente, la Figura 4 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones de la primera celda B1 de batería calculada en el primer ciclo al ciclo 400. La Figura 5 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones de la segunda celda B2 de batería calculada en el primer ciclo al ciclo 250. La Figura 6 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones de la tercera celda B3 de batería calculada en el primer ciclo al ciclo 250. La Figura 7 es un diagrama que muestra una desviación de tensiones de la cuarta celda B4 de batería calculada en el primer ciclo al ciclo 320.
Haciendo referencia a las figuras 4 a 7, la desviación de tensiones puede calcularse como 0, positiva o negativa según la tensión de la celda de batería medida en el enésimo ciclo. Preferentemente, en la realización de las figuras 4 a 7, el ciclo de referencia puede ser el primer ciclo. Es decir, al calcular la desviación de tensiones, ya que se utiliza como referencia la tensión de la celda de batería medida en el ciclo de referencia, la desviación de tensiones en el primer ciclo puede ser igual a 0 en las figuras 4 a 7.
Además, la tensión de referencia (por ejemplo, la tensión de la celda de batería medida en el primer ciclo) que sirve de referencia puede medirse de forma diferente para la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Es decir, las tensiones de referencia pueden ajustarse de forma diferente en función de las DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. La unidad de control 120 puede estar configurada para diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en función de un valor de suma de tensiones según una pluralidad de desviaciones de tensión calculadas para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
En primer lugar, la unidad de control 120 puede sumar una pluralidad de desviaciones de tensión calculadas para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Es decir, el valor de la suma de tensiones puede ser una suma de la pluralidad de desviaciones de tensión calculadas para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Por ejemplo, en la realización de las figuras 4 a 7, se supone que la unidad de control 120 suma las desviaciones de tensión desde el primer ciclo hasta el ciclo 200 para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. El valor de la suma de tensiones de la primera celda B1 de batería puede ser de 2575 [mV], el valor de la suma de tensiones de la segunda celda B2 de batería puede ser de -1187 [mV], el valor de la suma de tensiones de la tercera celda B3 de batería puede ser -3272 [mV], y el valor de la suma de tensiones de la cuarta celda B4 de batería puede ser -7404 [mV].
La unidad de control 120 puede diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería comparando los valores de suma de tensiones calculados para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Específicamente, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la degeneración ha progresado menos a medida que el valor de la suma de tensiones es menor, y puede diagnosticar que la degeneración ha progresado más a medida que el valor de la suma de tensiones es mayor.
Por ejemplo, al igual que en la realización anterior, se supone que el valor de la suma de tensiones de la primera celda B1 de batería es de 2575 [mV], el valor de la suma de tensiones de la segunda celda B2 de batería es de -1187 [mV], el valor de la suma de tensiones de la tercera celda B3 de batería es de -3272 [mV] y el valor de la suma de tensiones de la cuarta celda B4 de batería es de -7404 [mV]. La unidad de control 120 puede diagnosticar que la DOD relativa de la primera celda B1 de batería que tiene el mayor valor de suma de tensiones es más alta, y que la DOD relativa de la cuarta celda B4 de batería que tiene el menor valor de suma de tensiones es más baja. Preferentemente, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la primera celda B1 de batería está más degradada que la segunda celda B2 de batería, la tercera celda B3 de batería y la cuarta celda B4 de batería en el primer ciclo al ciclo 200.
La Figura 8 es un diagrama que muestra una retención de ciclo para una pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Específicamente, la Figura 8 es un diagrama que ilustra un cambio de capacidad de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería a medida que avanza el ciclo de carga y descarga. En el presente caso, la retención de ciclo puede corresponder a un estado de salud (SOH) estimado para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Haciendo referencia a la figura 8, puede observarse que la capacidad de la primera celda B1 de batería disminuye en mayor medida a medida que el ciclo avanza desde el primer ciclo hasta el ciclo 200. Además, se puede observar que la capacidad de la cuarta celda B4 de batería es la que menos disminuye. Sin embargo, el SOH de la celda de batería mostrada en la Figura 8 no se puede medir directamente, y es un valor estimado basado en la información del estado de la batería, como la corriente y/o la tensión de la celda de batería. Es decir, ya que el SOH de la celda de batería se estima integrando la corriente de carga y/o descarga de la celda de batería o considerando el cambio en la resistencia interna de la celda de batería, existe el problema de que se requiere mucho tiempo y recursos del sistema para la estimación.
Al mismo tiempo, ya que el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación puede diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en función del valor de tensión medido, existe la ventaja de que se puede diagnosticar la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería con precisión y rapidez.
Es decir, ya que el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías puede diagnosticar la DOD relativa entre la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería sin estimar la SOH de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería, existe la ventaja de que la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería se pueda diagnosticar de forma precisa y rápida incluso en una situación en la que la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería se deba diagnosticar en un breve espacio de tiempo.
Al mismo tiempo, la unidad de control 120 proporcionada al aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías puede incluir selectivamente procesadores conocidos en la técnica, un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), otros conjuntos de chips, circuitos lógicos, registros, módems de comunicación, dispositivos de procesamiento de datos y similares para ejecutar diversas lógicas de control realizadas en la presente divulgación. También, cuando la lógica de control se implementa en software, la unidad de control 120 puede implementarse como un conjunto de módulos de programa. En este momento, el módulo de programa puede almacenarse en una memoria y ser ejecutado por la unidad de control 120. La memoria puede estar ubicada dentro o fuera de la unidad de control 120 y puede conectarse a la unidad de control 120 a través de diversos medios bien conocidos.
Además, haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías puede incluir además una unidad de almacenamiento 130. La unidad de almacenamiento 130 puede almacenar programas, datos y similares necesarios para que la unidad de control 120 diagnostique la DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Es decir, la unidad de almacenamiento 130 puede almacenar datos necesarios para la operación y la función de cada componente del aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías, datos generados en el proceso de realizar la operación o función, o similares.
Por ejemplo, la unidad de almacenamiento 130 puede almacenar información sobre la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería medida en cada ciclo.
Además, la unidad de almacenamiento 130 no está particularmente limitada en su tipo siempre que sea un medio de almacenamiento de información conocido que pueda registrar, borrar, actualizar y leer datos. A modo de ejemplo, los medios de almacenamiento de información pueden incluir RAM, una memoria flash, ROM, EEPROM, registros y similares. Además, la unidad de almacenamiento 130 puede almacenar códigos de programa en los que se definen procesos ejecutables por la unidad de control 120.
La unidad de medición 110 puede estar configurada para medir una tensión en un punto de medición cuando transcurre un tiempo predeterminado después de que la descarga de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería haya finalizado.
Preferentemente, la unidad de medición 110 puede medir la OCV (tensión en circuito abierto) de la celda de batería. Es decir, la unidad de medición 110 puede medir el OCV de la celda de batería cuando transcurre un tiempo predeterminado después de que la carga o descarga de la celda de batería haya finalizado. Por ejemplo, la unidad de medición 110 puede medir el OCV cuando la celda de batería se encuentra en estado de reposo después de que la descarga de la celda de batería haya finalizado.
Es decir, al medir la tensión de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería, la unidad de medición 110 puede estar configurada para medir el OCV de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería con el fin de minimizar el efecto de la corriente. Por ejemplo, para medir con precisión el OCV de la celda de batería, la unidad de medición 110 puede medir el OCV de la celda de batería cuando la descarga de la celda de batería se haya terminado y se alcance un estado de relajación química.
En la realización de la Figura 3, la unidad de medición 110 puede estar configurada para medir el OCV de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería después de que la descarga de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería haya finalizado. Por consiguiente, para medir la OCV, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en un instante de tiempo cuando transcurre un tiempo predeterminado después de que la descarga de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería haya finalizado.
Es decir, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería después de que transcurra el mismo tiempo desde un tiempo final de descarga en donde la descarga de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería ha finalizado. Por ejemplo, la unidad de medición 110 puede medir la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería cuando transcurren 300 segundos después de que la descarga de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería haya finalizado.
La unidad de control 120 puede estar configurada para establecer como tensión de referencia una tensión medida en el ciclo inicial de cada celda de batería.
Por ejemplo, con referencia a la Ecuación 1, la unidad de control 120 puede establecer la tensión medida en el primer ciclo por la unidad de medición 110 como la tensión de referencia para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Además, la unidad de control 120 puede estar configurada para calcular la desviación de tensiones calculando una diferencia entre la tensión de celda medida en cada ciclo para cada celda de batería y la tensión de referencia.
Al igual que en la realización anterior, si el ciclo de referencia se fija en el primer ciclo, la desviación de tensiones puede calcularse como una diferencia entre la tensión medida en el enésimo ciclo y la tensión medida en el primer ciclo. Es decir, la unidad de control 120 puede diagnosticar la DOD relativa para la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería desde el primer ciclo hasta el enésimo ciclo.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de comparar fácilmente la DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería durante una pluralidad de ciclos. Es decir, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías tiene la ventaja de ser utilizado más eficazmente en una situación en la que es necesario comparar el rendimiento de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en un corto espacio de tiempo.
La unidad de control 120 puede estar configurada para diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería comparando el valor de la suma de tensiones calculado para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
En el presente caso, el valor de la suma de tensiones puede ser un índice para comparar el rendimiento de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería entre sí. Por ejemplo, la pluralidad de desviaciones de tensión calculadas puede sumarse para calcular el valor de la suma de tensiones.
En general, por razones como la generación de gas interno, generación de plateo de litio, descomposición del electrolito y/o acumulación de subproductos, el OCV medido puede aumentar a medida que avanza el ciclo de la celda de batería. Por ejemplo, si la celda de batería se degrada debido a la disminución de la capacidad del electrodo positivo dentro de la celda de batería, el OCV del electrodo positivo puede aumentar y el OCV del electrodo negativo puede disminuir en comparación con la celda de batería inicial. Es decir, el OCV de la celda de batería en un estado EOL (Fin de vida) puede ser mayor que el OCV de la celda de batería en un estado BOL (Comienzo de vida). Por lo tanto, a medida que se degrada la celda de batería, el OCV de la celda de batería puede aumentar.
Por ejemplo, con referencia a la Ecuación 1, ya que la tensión (Vn) medida en el enésimo ciclo puede aumentar a medida que avanza el ciclo de la celda de batería, el valor de la suma de tensiones puede aumentar a medida que se degrada la celda de batería. Preferentemente, la unidad de control 120 puede estar configurada para diagnosticar que la DOD de la batería es mayor a medida que el valor de la suma de tensiones es mayor. Por el contrario, la unidad de control 120 puede estar configurada para diagnosticar que la DOD de la batería es menor a medida que el valor de la suma de tensiones es menor.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación tiene una ventaja de diagnosticar con precisión y rapidez la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en consideración del cambio de OCV según la degradación de la celda de batería.
En lo sucesivo en el presente documento, se describirá una realización en la que el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación compara los DOD relativas de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en un periodo de ciclo predeterminado entre sí.
En primer lugar, la unidad de control 120 puede estar configurada para dividir la pluralidad de ciclos en una pluralidad de secciones unitarias.
Por ejemplo, en la realización de las figuras 4 a 7, la unidad de control 120 puede dividir cada 50 ciclos en una sección unitaria. Es decir, la unidad de control 120 puede dividir el primer ciclo al ciclo 50 en una primera sección unitaria, y puede dividir el ciclo 51 al ciclo 100 en una segunda sección unitaria. Además, la unidad de control 120 puede dividir el ciclo 101 al ciclo 150 en una tercera sección unitaria, dividir del ciclo 151 al ciclo 200 en una cuarta sección unitaria, y dividir del ciclo 201 al ciclo 250 en una quinta sección unitaria.
Además, la unidad de control 120 puede estar configurada para calcular un valor de suma unitaria para cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, en función de al menos una desviación de tensiones calculada correspondiente a un ciclo perteneciente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas.
En el presente caso, el valor de suma unitaria puede significar un valor de la suma de tensiones calculado para cada sección unitaria. Es decir, la unidad de control 120 puede calcular un valor de la suma de tensiones para cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas.
Específicamente, la unidad de control 120 puede calcular la desviación de tensiones para cada ciclo perteneciente a la pluralidad de secciones unitarias divididas. Por ejemplo, en el caso de la primera sección unitaria como ejemplo, la unidad de control 120 puede calcular la desviación de tensiones para cada uno de los ciclos del ciclo 1 al ciclo 50. Además, la unidad de control 120 puede calcular el valor de la suma unitaria de la primera sección unitaria sumando la desviación de tensiones calculada en cada uno de los ciclos del ciclo 1 al ciclo 50.
De forma similar, en el caso de la segunda sección unitaria como ejemplo, la unidad de control 120 puede calcular la desviación de tensiones para cada uno de los ciclos del ciclo 51 al ciclo 100. Además, la unidad de control 120 puede calcular el valor de la suma unitaria de la segunda sección unitaria sumando la desviación de tensiones calculada en cada uno de los ciclos del ciclo 51 al ciclo 100.
La unidad de control 120 puede calcular los valores de la suma unitaria de la tercera sección unitaria, la cuarta sección unitaria y la quinta sección unitaria de la misma manera que se calcula el valor de la suma de tensiones de la primera sección unitaria y el valor de la suma unitaria de la segunda sección unitaria.
Finalmente, la unidad de control 120 está configurada para diagnosticar la DOD relativa en cada una de la pluralidad de secciones unitarias para la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en función del resultado de comparar los valores de suma unitaria calculados correspondientes a la misma sección unitaria.
Es decir, la unidad de control 120 puede diagnosticar la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería para cada una de la pluralidad de secciones unitarias.
Por ejemplo, la unidad de control 120 puede diagnosticar la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en cada una de la primera sección unitaria, la segunda sección unitaria, la tercera sección unitaria, la cuarta sección unitaria y la quinta sección unitaria.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación tiene una ventaja de no solo diagnosticar la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería para el período total, sino también diagnosticar la DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería para cada sección unitaria.
Además, la unidad de control 120 puede obtener información de ciclo para cada una de la pluralidad de secciones unitarias, como el tiempo de ciclo (tiempo necesario para que se desarrolle un ciclo), intensidad de la corriente de carga, intensidad de la corriente de descarga, o la temperatura de la celda de batería, y almacenar la información del ciclo en la unidad de almacenamiento 130. Además, la unidad de control 120 puede proporcionar la información de ciclo almacenada en la unidad de almacenamiento 130 junto con la DOD de la pluralidad de celdas de batería diagnosticadas en cada una de la pluralidad de secciones unitarias.
Por consiguiente, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías tiene la ventaja de proporcionar la información del ciclo a un usuario, proporcionando así la información necesaria para estimar la causa de la degradación de una celda de batería.
Además, ya que el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías proporciona la información necesaria para estimar la causa de la degradación de la celda de batería, existe la ventaja de ayudar al usuario a determinar un momento de sustitución de la celda de batería o un estado de carga/descarga de la celda de batería.
En lo sucesivo en el presente documento, se describirá una realización en la que el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación diagnostica si la degradación de cada celda de batería está acelerada.
La unidad de control 120 puede estar configurada para seleccionar una celda objetivo entre la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Es decir, la unidad de control 120 puede seleccionar una celda objetivo para diagnosticar si la degradación está acelerada o no, de entre la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería. Por ejemplo, la unidad de control 120 puede seleccionar la primera celda B1 de batería como celda objetivo.
Además, la unidad de control 120 puede estar configurada para calcular un valor de suma unitaria correspondiente a la celda objetivo en cada una de la pluralidad de secciones unitarias.
En primer lugar, la unidad de control 120 puede dividir la pluralidad de ciclos en una pluralidad de secciones unitarias.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la unidad de control 120 puede dividir el primer ciclo al ciclo 400 cada 50 ciclos. Es decir, la unidad de control 120 puede dividir el primer ciclo al ciclo 400 en secciones unitarias de primera a octava.
Además, la unidad de control 120 puede estar configurada para calcular un valor de suma unitaria para cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, en función de al menos una desviación de tensiones calculada correspondiente a un ciclo perteneciente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas.
En el presente caso, la unidad de control 120 puede establecer la tensión medida en el ciclo inicial entre la pluralidad de ciclos como tensión de referencia (Vref) de la Ecuación 1 para diagnosticar si la DOD de la celda objetivo está acelerada.
Por ejemplo, cuando la unidad de control 120 deba calcular el valor de la suma unitaria de la primera a la octava secciones unitarias para la celda objetivo, la unidad de control 120 puede establecer la tensión medida en el ciclo inicial (primer ciclo) de la primera sección unitaria como la tensión de referencia (Vref). Es decir, a la hora de diagnosticar si la DOD de la celda objetivo está acelerada, la tensión de referencia para calcular el valor de la suma unitaria de cada una de la pluralidad de secciones unitarias debería ser la misma. Por lo tanto, la unidad de control 120 puede calcular el valor de la suma unitaria para la primera a octava secciones unitarias en función de la tensión medida en el primer ciclo para diagnosticar si la DOD de la celda objetivo está acelerada.
A modo de otro ejemplo, cuando la unidad de control 120 deba calcular el valor de la suma unitaria de la tercera a la octava secciones unitarias para la celda objetivo, la unidad de control 120 puede establecer la tensión medida en el ciclo inicial (ciclo 101) de la tercera sección unitaria como la tensión de referencia (Vref). En este caso, la unidad de control 120 puede diagnosticar si la degradación de la celda objetivo está acelerada en la tercera a octava secciones unitarias.
Finalmente, la unidad de control 120 puede estar configurada para diagnosticar si la degradación de la celda objetivo está acelerada comparando la pluralidad de valores de suma unitaria calculados para corresponder a la celda objetivo.
Si el valor de la suma unitaria aumenta a medida que avanza el ciclo, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la DOD de la celda objetivo está acelerada. Por el contrario, si el valor de la suma unitaria disminuye a medida que avanza el ciclo, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la DOD de la celda objetivo está desacelerada.
En lo sucesivo en el presente documento, una realización en la que la unidad de control 120 diagnostica si la degradación de la primera celda B1 de batería está acelerada se describirá con referencia a la Figura 4.
La unidad de control 120 puede seleccionar la primera celda B1 de batería como celda objetivo y dividir el primer ciclo al ciclo 400 en primera a octava secciones unitarias.
Además, la unidad de control 120 puede calcular una desviación de tensiones correspondiente a cada uno de los ciclos del primer ciclo al ciclo 400 en función de la tensión de la celda objetivo medida en el primer ciclo.
Además, la unidad de control 120 puede calcular el valor de la suma unitaria de cada una de la primera a octava secciones unitarias en función de la desviación de tensiones calculada para cada ciclo.
Haciendo referencia a la figura 4, puede comprobarse que el valor de la suma unitaria de cada una de la primera a octava secciones unitarias aumenta a medida que avanza el ciclo. Es decir, en el gráfico de la Figura 4, un área obtenida integrando el gráfico de desviación de tensiones de la primera celda B1 de batería en función de la desviación de tensiones "0" puede corresponder al valor de la suma unitaria de cada sección unitaria.
Específicamente, en la realización de la figura 4, los valores de la suma unitaria de la primera sección unitaria y de la segunda sección unitaria pueden calcularse como un número negativo, y los valores de la suma unitaria de la tercera a la octava secciones unitarias pueden calcularse como un número positivo. Además, a medida que el ciclo avanza desde la primera sección unitaria hasta la octava sección unitaria, los valores de la suma unitaria pueden mostrar un patrón de aumento gradual.
Por consiguiente, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la DOD de la primera celda B1 de batería, que es una celda diana, está acelerada.
Es decir, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación tiene una ventaja de no solo diagnosticar la DOD relativa de las celdas comparando entre sí la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería, sino también determinar si la degradación en alguna celda de batería está acelerada.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías tiene la ventaja de proporcionar información más precisa y fiable sobre el deterioro de la batería en función de si la degradación de las celdas de batería individuales está acelerada y también en función de la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Además, el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según la presente divulgación puede proporcionarse a un paquete 1 de baterías. Es decir, haciendo referencia a las figuras 2 y 3, el paquete 1 de baterías según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías descrito anteriormente y al menos una celda de batería. Además, el paquete 1 de baterías además puede incluir equipo eléctrico (un relé, un fusible, etc.) y una carcasa.
La Figura 9 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método para diagnosticar DOD en baterías según otra realización de la presente divulgación. En el presente caso, cada etapa incluida en el método para diagnosticar DOD en baterías puede ser realizada por el aparato 100 para diagnosticar DOD en baterías según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 9, el método para diagnosticar DOD en baterías puede incluir una etapa de medición de la tensión, una etapa de cálculo de la desviación de tensiones, una etapa de cálculo del valor de la suma de tensiones, y una etapa para diagnosticar DOD.
La etapa de medición de la tensión es una etapa de medición de una tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos en los que se realizan la descarga y la carga, y puede ser realizado por la unidad de medición 110.
Preferentemente, la unidad de medición 110 puede medir un OCV de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en cada ciclo. Por ejemplo, en la realización de la figura 3, la unidad de medición 110 puede medir el OCV de la pluralidad de celdas B1 a B4 de baterías proporcionadas en el módulo 10 de baterías a través de la pluralidad de líneas de detección SL1 a SL5.
La etapa de cálculo de la desviación de tensiones es una etapa de cálculo de una desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería en función de una tensión de referencia medida en un ciclo inicial de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería, y puede ser realizada por medio de la unidad de control 120.
Por ejemplo, la unidad de control 120 puede calcular una desviación de tensiones de cada ciclo para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería con referencia a la Ecuación 1.
En el presente caso, la unidad de control 120 puede establecer la tensión medida en el ciclo inicial para diagnosticar la DOD como tensión de referencia.
Por ejemplo, al diagnosticar la DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en los ciclos del primer ciclo al ciclo 250, la unidad de control 120 puede establecer la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería medida en el primer ciclo como la tensión de referencia para calcular la desviación de tensiones para la celda de batería correspondiente.
A modo de otro ejemplo, al diagnosticar la DOD de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en los ciclos del ciclo 101 al ciclo 250, la unidad de control 120 puede establecer la tensión de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería medida en el ciclo 101 como la tensión de referencia para calcular la desviación de tensiones para la celda de batería correspondiente.
La etapa de cálculo del valor de la suma de tensiones es una etapa de cálculo de un valor de la suma de tensiones según una pluralidad de desviaciones de tensión calculadas para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería, y puede ser realizada por medio de la unidad de control 120.
La unidad de control 120 puede calcular el valor de la suma de tensiones sumando la desviación de tensiones calculada en cada ciclo para cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Específicamente, la unidad de control 120 puede calcular un valor de la suma de tensiones para una sección de ciclo en la que debe diagnosticarse la DOD.
Por ejemplo, la unidad de control 120 puede calcular un valor de la suma de tensiones para el primer ciclo al ciclo 250 sumando todas las pluralidades de desviaciones de tensión calculadas respectivamente en el primer ciclo al ciclo 250.
A modo de otro ejemplo, la unidad de control 120 puede dividir del primer ciclo al ciclo 250 en secciones unitarias cada 50 ciclos, y calcular un valor de la suma de tensiones para cada una de las secciones unitarias divididas. En este caso, la unidad de control 120 puede diagnosticar la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería para cada sección unitaria, o diagnosticar si la DOD de la celda objetivo está acelerada.
La etapa de diagnóstico de DOD es una etapa de diagnóstico de la DOD relativa de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería en función del valor de la suma de tensiones calculado en la etapa de cálculo del valor de la suma de tensiones, y puede ser realizada por medio de la unidad de control 120.
Preferentemente, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la degradación ha progresado más a medida que el valor calculado de la suma de tensiones es mayor. Por el contrario, la unidad de control 120 puede diagnosticar que la degradación ha progresado menos a medida que el valor calculado de la suma de tensiones es menor.
Por lo tanto, el método para diagnosticar DOD en baterías según otra realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar de forma rápida y precisa la DOD en función de la tensión medida, aunque no se estime el SOH de cada una de la pluralidad de celdas B1 a B4 de batería.
Por consiguiente, el método para diagnosticar DOD en baterías tiene la ventaja de aplicarse muy eficazmente en un entorno en donde debe diagnosticarse o estimarse la DOD de una pluralidad de baterías en poco tiempo.
Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no pueden implementarse solo a través de un aparato y un método, sino que pueden implementarse a través de un programa que realiza una función correspondiente a la configuración de las realizaciones de la presente divulgación o un medio de grabación en donde se graba el programa. El programa o medio de grabación puede ser implementado fácilmente por los expertos en la materia a partir de la descripción previa de las realizaciones.
La presente divulgación se ha descrito con detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la divulgación, se dan solo a modo de ilustración, debido a que diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación serán evidentes para los expertos en la materia a partir de esta descripción detallada.
Adicionalmente, muchas sustituciones, modificaciones y cambios pueden realzarse en la presente divulgación descrita anteriormente por los expertos en la materia sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, y la presente divulgación no se limita a las realizaciones descritas anteriormente ni a los dibujos adjuntos, y cada realización pueden combinarse selectivamente en parte o en su totalidad para permitir diversas modificaciones.
Signos de referencia
1: paquete de batería
10: módulo de batería
100: aparato para diagnosticar DOD en baterías
110: unidad de medición
120: unidad de control
130: unidad de almacenamiento
B1 a B4: de la primera a la cuarta celdas de batería
SL1 a SL5: primera a quinta líneas de detección

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (100) para diagnosticar la profundidad de descarga, DOD, en baterías, que comprende:
una unidad de medición (110) configurada para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería (B1, B2, B3, B4) en cada uno de una pluralidad de ciclos en los que se realizan cargas y descargas, y emitir una pluralidad de informaciones de tensión para la pluralidad de tensiones medidas; y
una unidad de control (120) configurada para recibir la pluralidad de informaciones de tensión, calcular una desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería en función de una tensión de referencia medida en un ciclo inicial de cada una de la pluralidad de celdas de batería, calcular un valor de la suma de tensiones para cada una de la pluralidad de celdas de batería sumando la desviación de tensiones calculada para cada una de la pluralidad de celdas de batería en cada ciclo a partir del ciclo inicial, y diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería en función del valor de la suma de tensiones calculado para cada una de la pluralidad de celdas de batería.
2. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 1,
en donde la unidad de medición está configurada para medir una tensión en un punto de medición cuando transcurre un tiempo predeterminado después de que la descarga de la pluralidad de celdas de batería haya finalizado.
3. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 2,
en donde la unidad de control está configurada para establecer una tensión medida en el ciclo inicial de cada celda de batería como la tensión de referencia y calcular la desviación de tensiones calculando una diferencia entre una tensión de celda de cada celda de batería medida en cada ciclo y la tensión de referencia.
4. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 1,
en donde la unidad de control está configurada para diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería comparando el valor de la suma de tensiones calculado para cada una de la pluralidad de celdas de batería entre sí.
5. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 4,
en donde la unidad de control está configurada para diagnosticar que una DOD de la batería es mayor a medida que el valor de la suma de tensiones es mayor.
6. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 4,
en donde la unidad de control está configurada para dividir la pluralidad de ciclos en una pluralidad de secciones unitarias, calcular un valor de suma unitaria para cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas en función de al menos una desviación de tensiones calculada correspondiente a un ciclo perteneciente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, y diagnosticar una DOD relativa en cada una de la pluralidad de secciones unitarias para la pluralidad de celdas de batería en función de un resultado de comparación de valores de suma unitaria calculados correspondientes a la misma sección unitaria.
7. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 6,
donde la unidad de control está configurada para seleccionar una celda objetivo entre la pluralidad de celdas de batería, calcular un valor de suma unitaria correspondiente a la celda objetivo en cada una de la pluralidad de secciones unitarias, y diagnosticar si la degradación de la celda objetivo está acelerada comparando entre sí la pluralidad de valores de suma unitaria calculados correspondientes a la celda objetivo.
8. El aparato para diagnosticar DOD en baterías según la reivindicación 7,
en donde la unidad de control está configurada para diagnosticar que la degradación de la celda objetivo está acelerada, cuando el valor de la suma unitaria aumenta a medida que avanza el ciclo.
9. Un paquete de batería, que comprende el aparato para diagnosticar DOD en baterías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Un método para diagnosticar la profundidad de descarga, DOD, en baterías, que comprende:
una etapa (S100) de medición de la tensión que consiste en medir la tensión de cada una de las celdas de batería en cada uno de los ciclos de carga y descarga;
una etapa (S200) de cálculo de la desviación de tensiones que consiste en calcular una desviación de tensiones de cada ciclo para cada celda de batería en función de una tensión de referencia medida en un ciclo inicial de cada una de la pluralidad de celdas de batería;
una etapa (S300) de cálculo del valor de la suma de tensiones que consiste en calcular un valor de la suma de tensiones para cada una de la pluralidad de celdas de batería sumando la desviación de tensiones calculada para cada una de la pluralidad de celdas de batería en cada ciclo a partir del ciclo inicial; y
una etapa (S400) para diagnosticar DOD que consiste en diagnosticar una DOD relativa de la pluralidad de celdas de batería en función del valor de la suma de tensiones calculado en la etapa de cálculo del valor de la suma de tensiones.
ES20878781T 2019-10-24 2020-10-07 Battery dod diagnosing apparatus and method Active ES3040556T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190132946A KR102801609B1 (ko) 2019-10-24 2019-10-24 배터리 퇴화도 진단 장치 및 방법
PCT/KR2020/013690 WO2021080219A1 (ko) 2019-10-24 2020-10-07 배터리 퇴화도 진단 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3040556T3 true ES3040556T3 (en) 2025-11-03

Family

ID=75620760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20878781T Active ES3040556T3 (en) 2019-10-24 2020-10-07 Battery dod diagnosing apparatus and method

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20220317197A1 (es)
EP (1) EP3998489B1 (es)
JP (1) JP7205032B2 (es)
KR (1) KR102801609B1 (es)
CN (1) CN114207454B (es)
ES (1) ES3040556T3 (es)
HU (1) HUE072895T2 (es)
PL (1) PL3998489T3 (es)
WO (1) WO2021080219A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102914732B1 (ko) * 2022-01-07 2026-01-19 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 용량 예측 장치 및 그것의 동작 방법
KR20240040991A (ko) * 2022-09-22 2024-03-29 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 장기 시험 분석 장치 및 방법
KR102715583B1 (ko) * 2022-11-01 2024-10-11 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
JP2025518043A (ja) * 2022-12-12 2025-06-12 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー診断装置及び方法
KR102732059B1 (ko) 2022-12-12 2024-11-19 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
KR20250155851A (ko) * 2024-04-24 2025-10-31 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3430600B2 (ja) * 1993-12-24 2003-07-28 新神戸電機株式会社 蓄電池の劣化状態推定方法及び装置
JP3539412B2 (ja) * 2001-08-09 2004-07-07 日産自動車株式会社 組電池の異常検出装置
JP4014995B2 (ja) * 2002-10-11 2007-11-28 古河電気工業株式会社 蓄電池の劣化判定方法および装置
EP2096452A1 (en) * 2007-12-13 2009-09-02 Panasonic Corporation Lifetime estimating method and deterioration suppressing method for lithium secondary cell, lifetime estimator and deterioration suppressor, battery pack using the same, and charger
JP4650532B2 (ja) * 2008-07-11 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の劣化判定装置および蓄電装置の劣化判定方法
KR101187766B1 (ko) * 2008-08-08 2012-10-05 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 전압 변화 거동을 이용한 셀 밸런싱 장치 및 방법
JP5586219B2 (ja) * 2009-12-25 2014-09-10 株式会社東芝 診断装置、電池パック及び電池価値指標の製造方法
EP2557428B1 (en) * 2010-04-09 2015-07-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Secondary battery degradation determination device and degradation determination method
CN102893170B (zh) * 2010-04-23 2015-07-22 株式会社日立制作所 电池组和电池组的控制装置
JP5395006B2 (ja) * 2010-07-22 2014-01-22 株式会社日立製作所 電池制御システムとその制御方法並びに電池システム
KR101293635B1 (ko) * 2010-12-29 2013-08-05 주식회사 엘지화학 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 구비한 배터리 팩
CN103492893B (zh) * 2011-04-25 2015-09-09 株式会社Lg化学 用于估计电池容量的劣化的设备和方法
JP2013096752A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Sanyo Electric Co Ltd パック電池の異常判定方法及びパック電池
JP5794205B2 (ja) * 2012-05-25 2015-10-14 トヨタ自動車株式会社 蓄電システムおよび断線判別方法
WO2014098837A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-26 Schneider Electric USA, Inc. Battery voltage profile monitoring during generator start
US20140278169A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Apparatus for predicting state of health of battery pack by using discrete wavelet transform
WO2014204649A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Rocketship, Inc. Battery management system
FR3009093B1 (fr) * 2013-07-29 2017-01-13 Renault Sa Estimation de l'etat de vieillissement d'une batterie electrique
US9411019B2 (en) * 2013-12-16 2016-08-09 Automotive Research & Testing Center Method and system for estimating state of health of battery set
KR101572494B1 (ko) * 2014-01-14 2015-11-27 (주)아이비티 배터리팩의 수명 추정 장치
JP6161133B2 (ja) * 2015-07-02 2017-07-12 学校法人同志社 データ抽出装置、データ抽出方法およびデータ抽出プログラム
US10468730B2 (en) * 2015-09-26 2019-11-05 Intel Corporation Battery reliability odometer
KR102527334B1 (ko) * 2015-11-24 2023-05-02 삼성전자주식회사 배터리 관리 장치 및 방법
KR101882287B1 (ko) 2016-12-09 2018-07-26 주식회사 효성 배터리 수명 추정 방법 및 장치
JP2018120758A (ja) * 2017-01-25 2018-08-02 三菱自動車工業株式会社 リチウムイオン電池及びリチウムイオン電池システム
US10677853B2 (en) * 2017-06-22 2020-06-09 Stryker Corporation System and method for determining an amount of degradation of a medical device battery
KR102055850B1 (ko) * 2017-12-21 2019-12-13 주식회사 엘지화학 전류 센서 진단 장치 및 방법
US11703547B2 (en) * 2018-04-03 2023-07-18 Maxim Integrated Products, Inc. Software-configurable battery management systems and methods
CN108226809A (zh) * 2018-04-13 2018-06-29 淮阴工学院 一种多模型并用的电池soc估算方法
US10676137B2 (en) 2018-05-21 2020-06-09 Bollinger Motors, LLC Automotive vehicle body
KR102856950B1 (ko) * 2019-12-11 2025-09-05 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 퇴화도 진단 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022534442A (ja) 2022-07-29
CN114207454A (zh) 2022-03-18
JP7205032B2 (ja) 2023-01-17
EP3998489A4 (en) 2022-08-10
HUE072895T2 (hu) 2025-12-28
EP3998489B1 (en) 2025-08-06
PL3998489T3 (pl) 2025-10-13
US20220317197A1 (en) 2022-10-06
CN114207454B (zh) 2023-06-20
WO2021080219A1 (ko) 2021-04-29
KR20210048810A (ko) 2021-05-04
KR102801609B1 (ko) 2025-04-25
EP3998489A1 (en) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES3040556T3 (en) Battery dod diagnosing apparatus and method
ES2960033T3 (es) Aparato y procedimiento para diagnosticar el grado de deterioro de una batería
ES2994208T3 (en) Battery management apparatus and method
KR102630222B1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
ES3058421T3 (es) Aparato y método de diagnóstico de baterías
ES3027161T3 (en) Battery diagnosing apparatus and method
ES2991484T3 (es) Aparato y método para diagnosticar un estado de una batería
US11762023B2 (en) Battery diagnosing system and method
ES3051364T3 (en) Battery management apparatus and method
ES2970682T3 (es) Aparato y método de establecimiento de parámetros de batería
ES2972493T3 (es) Aparato y método de estimación de SOC
ES3015523T3 (en) Battery monitoring apparatus and method
US20240027531A1 (en) Battery diagnosing system and method
CN115667957B (zh) 电池管理设备、电池检测装置及电池管理方法
US12455319B2 (en) Apparatus and method for diagnosing battery
KR102948257B1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
ES2969299T3 (es) Aparato y método para diagnosticar sensor de corriente
ES3000133T3 (en) Battery diagnosing apparatus and method
EP4207433A1 (en) Apparatus and method for diagnosing battery pack
JP7812493B2 (ja) バッテリー診断装置及び方法
ES3057946T3 (en) Device and method for estimating soc of battery
ES3034928T3 (en) Battery state estimating apparatus and method
EP4468003A1 (en) Battery diagnostic device and method
US20260001434A1 (en) Battery pairing apparatus and method
US20250244402A1 (en) Apparatus and method for diagnosing battery